Neue Antibiotika gegen Superkeime

Ein neues Breitbandantibiotikum macht multiresistenten Keimen den Garaus. Dabei ist die Wirkungsweise so elegant und verschieden zu den bekannten Antibiotika, dass Superkeime keinen Weg der Resistenzbildung finden.

Neue Antibiotika zu finden, ist eine Herausforderung für die Zukunft. Denn immer mehr multiresistente Keime entstehen, gegen die es kein wirksames Antibiotikum mehr gibt. Man möchte meinen, dass die Pharmakonzerne fieberhaft nach neuen Antibiotika forschen. Doch dem ist nicht so. Für größere Pharmakonzerne ist die Suche nicht lukrativ genug. Sie verdienen weitaus mehr an der Erforschung von Krebs oder chronischen Krankheiten. Kleinere Unternehmen können die Kosten zur Entwicklung neuer Antibiotika nicht stemmen. Hinzu kommt, dass die Forschung nach Naturstoffen immer wieder auf bereits bekannte Moleküle stösst. Moleküle mit ähnlichen Wirkmechanismen und damit einhergehender schneller Resistenzbildung der Superkeime, gegen die neue Form.

Vor diesem Hintergrund gibt es zwei interessante Entwicklungen. Man sucht in alten Überlieferungen, siehe Mittelalterliches Antibiotikum. Und man forscht mit Neuronalen Netzen (KI) in Form einer analytischen Erforschung des Wirkstoffdesigns. Macht also Annahmen über die Wirkung verschiedener Moleküle durch Vergleich mittels Deep Learning Algorithmen.

James J. Collins und sein Team verfolgte diesen Ansatz, indem sie ein neuronales Netzwerkmodell trainierten. Dazu dienten 2335 Moleküle und ihre wachstumshemmende Wirkung auf E. coli. Anschliessend liessen sie das trainierte Netzwerk eine Datenbank mit mehr als 107 Millionen Molekülen durchsuchen. Die erhaltenen Moleküle unterzogen sie verschiedenen Tests und erhielten 8 Moleküle mit antibakterieller Aktivität. 2 davon zeigten in Versuchen eine starke Aktivität gegen multiresistente Keime.

Als besonders wirksam zeigte sich Halicin, ein für die Behandlung von Diabetes entwickeltes Molekül, das seine Wirksamkeit als Enzymhemmer zur Behandlung von Diabetes nicht beweisen konnte. Als Breitbandantibiotikum zeigt es jedoch eine erstaunliche Wirksamkeit. Aufgrund des vollkommen neuen Wirkansatzen konnte keine Resistenzbildung für Halicin nachgewiesen werden.

Collins Ansatz zum Auffinden wirksamer Antibiotika ist neu. Denn anstatt nach bestimmten Strukturen zu suchen, setzt er auf die Suche nach neuen Molekülen, die bestimmte Aktivitäten zeigen.

Halicin ist das erste, vielversprechende Breitbandantibiotikum, das auf diese Weise gefunden wurde. Es wird nun in klinischen Studien getestet werden.

Hier geht es zur Studie: A Deep Learning Approach to Antibiotic Discovery